良く制御された多孔質中He薄膜の2次元及び3次元超流動の研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09440132
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 久保田 実 東京大学, 物性研究所, 助教授 (60192035)
• 研究分担者: 柄木 良友 東京大学, 物性研究所, 助手 (30186027)
• キーワード: 量子渦状態 / 薄膜超流動 / 2次元3次元超流動 / KT転移 / ラムダ転移 / 回転超流動 / 量子渦科学の基礎研究 / 渦糸

研究概要

単原子層内外の極薄い「固体基盤上に形成した超流動He薄膜」は、理想的2次元超流動を示す。この様な超流動薄膜を「孔径が制御され、3次元的繋がりを持った多孔質」の中に作ると、薄膜の2次元性と基盤の3次元的繋がりを反映した3次元性を併せ持つ超流動を作り出す事が出来る。而も他の超流動超伝導と違って、膜厚によって超流動転移温度をミリケルビンから2K近くまで連続的に変え得る大変ユニークな系が出来る。
本研究は、世界最高速までの低温回転実験装置を駆使した回転下の捻り振り子法に加え、直流超流動流れ実験法(有効熱伝導法)を用い、このユニークな系の超流動性と量子化した渦の振る舞いを研究するものである。
第一の成果は、高安定高感度捻り振り子法によるもので、回転下で見出される二つのエネルギー散逸ピークの回転角速度依存性、温度依存性、AC速度依存性を定量的に解析し、二つのピークが各々この系での2次元及び3次元量子渦の動力学に起因する事を見出したことである。成果の一部はJ.Low Temp.Phys.他、数編の論文として報告し、また更に準備している。
第2に、精密な超流動流れ実験から、高温側の2次元的振る舞いの後ある臨界的超流動速度が存在して、これ以下で、2次元とは違う3次元的流れ状態を見出した。論文準備中である。

研究成果

• [文献書誌] M.Kubota, K.Kimoto, T.Yano, M.Fukuda, M.Zalalutdinov, K.Ooyama & V.Kovacik: "“Thermal Conductivity Study of Thin Superfluid Films Formed in Porous Glass with l Micrometer Pore Diameter"" Journal of Low Temp.Physics. Vol.113. 429-434 (1998)
• [文献書誌] M.Fukuda, M.Zalalutdinov, V.Kovacik, T.Igartashi, T.Obata, K.Ooyama,& M.Kubota: "“The Superfluid Transition and Vortex Dynamics in Submonolayer Superfluid 4He Films in Porous Glass under Rotation"" Journal of Low Temperature Physics. Vol.113. 417-422 (1998)
• [文献書誌] M.Fukuda, K.Ooyama, T.Obata, V.Kovacik,and M.Kubota: "“Torsional Oscillator Experiments with High Stability and Reproducibility"," Journal of Low Temperature Physics. Vol.113. 423-428 (1998)
• [文献書誌] T.Kawae, M.Kubota, Y.Ishimoto, S.Miyawaki, O.Ishikawa, T.Hata, & T.Kodama.: "“A-B Transition of Superfluid 3He with a Film Geometry"" Journal of Low Temperature Physics,. Vol.111. 917-935 (1998)
• [文献書誌] M.Zalalutdinov, V.Kovacik, M.Fukuda, T.Igarashi,and M.Kubota: "“Rotation-induced vortices in superfluid 4He films on porous substrate"," Czechoslovak J.Phys.Vol.46,Suppl.Sl. 39-40 (1996)
• [文献書誌] Y.Karaki, M.Kubota,& H.Ishimoto: "“Specific heat below l mK and the electric-field gradient in indium"" Phys.Rev.B54. 427-432 (1996)
• [文献書誌] Muneyuki Fukuda, Vladimir Kovacik, Takeshi Igarashi,and Minoru Kubota: "“JT precooled Dilution Refrigerator Performance and Highly Sensitive Torsional Oscillator Experiments under Continuous Rotation up to 60 rpm",Proc.intern.cryogenic engineering conference lCEC17" 217-220 (1998)
• [文献書誌] Minoru Kubota, Takeshi Igarashi, Muneyuki Fukuda, Vladimir Kovacik and Yu Hiresaki: "“Development of JT precooled Dilution Refrigerators and Refrigerant-free Dilution Refrigerators", Proc.intern.cryogenic engineering conference ICEC17" 161-164 (1998)